Due buchi neri come dervisci danzanti: ne è nato un mostro galattico sorprendente

Immaginate due buchi neri. Due pesanti buchi neri. Uno ha massa stimata 100 volte quella del nostro sole, l’altro circa 140 volte. Detto così non è molto impressionante, ma… .

La massa del Sole è pari a pari a 1,989 moltiplicato per 10 elevato alla trentesima chili. Approssimando, sono 2 seguito da 30 zero, ovvero mille miliardi di miliardi di miliardi. Quindi un buco nero ha massa pari a centomila miliardi di miliardi di miliardi di chilogrammi, l’altro duecento ottantamila miliardi di miliardi di miliardi, sempre di chili si tratta. Fate voi la somma per trovare la massa totale di GW231123, il buco nero che si è formato a seguito della collisione dei due sopra descritti. Distanza stimata: fino a 12 miliardi di anni luce dalla Terra. Osservato, tramite rilevamento di onda gravitazionale, ovvero Gravitational Wave (GW), il 23 novembre 2023, il che spiega il nome.

Immaginate ora le fasi finali di questa fusione. Immaginate questi due oggetti ruotare l’uno intorno all’altro a una velocità pari a 400 mila volte quella della rotazione terrestre, pari a 465 metri al secondo: 186 milioni di metri al secondo, 668 milioni di chilometri all’ora.

Quanto descritto non è un esercizio di fantasia sfrenata. Questi due incredibili imitatori dei dervisci rotanti, sono stati osservati da una cooperazione scientifica internazionale. A dire il vero sono stati osservati gli effetti della collisione finale di questa danza cosmica, ovvero piccolissime increspature nel mare delle onde gravitazionali. Lo ha fatto il LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), una coppia di strumenti identici, uno localizzato in Louisiana e l’altro nello stato di Washington. Le onde gravitazionali erano state previste da Albert Einstein nel 1915 nell’ambito della sua teoria della relatività.

I buchi neri non emettono luce o altre radiazioni elettromagnetiche, quindi qualsiasi tipo di telescopio normale non è in grado di osservarli.

Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, la gravità è una deformazione dello spazio e del tempo e costringe gli oggetti a muoversi attraverso lo spazio curvo. Quando gli oggetti si muovono molto rapidamente, come i buchi neri rotanti, lo spazio curvo forma increspature che si diffondono verso l’esterno come onde, e come aveva correttamente previsto Einstein, ridicolmente deboli, tanto che pensava non potessero essere rilevate da una tecnologia umana.

Tuttavia, nel 2016, LIGO, con il contributo di Virgo, installato a Cascina, vicino a Pisa, per la prima volta riuscì a farlo. Einstein ancora una volta aveva visto giusto. Di interferometri gravitazionali a laser ce n’è un altro: KAGRA a Kamioga, Gifu-ken, Giappone.

Le loro attività sono coordinate da EGO, lo European Gravitational Observatory e sono stati in grado di rilevare 300 fusioni di buchi neri. Interessante: gli eventi più violenti ed estremi dell’universo vengono rilevati dagli strumenti più sensibili mai costruiti dall’uomo.

Torniamo a GW231123, la più imponente fusione di buchi neri mai osservata finora. Un mostro galattico sorprendente, perché i due danzanti buchi neri sono speciali.

In primo luogo la loro massa si pone nell’intervallo di masse solari -da 60 a 140- esclusa dai modelli finora accettati perché non possono essere prodotte da singole stelle morenti. I fisici non hanno le idee chiare su come si siano formati. Una possibilità è che i due buchi neri di questo sistema binario derivino da precedenti fusioni di buchi neri più piccoli, ma sono possibili scenari più complessi. Ad esempio l’esistenza di una popolazione di buchi neri che, in termini di massa, si pone fra i buchi neri che si formano con la morte di stelle massicce e i super buchi neri che si trovano al centro delle galassie.

In seconda battuta non è per nulla chiaro come possano ruotare così velocemente, il che conferma l’eccezionalità dell’evento e alimenta la confusione degli scienziati, cosa che li rende particolarmente eccitati e felici.

Il bello della scienza non è trovare spiegazioni, ma alimentare dubbi.

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